隨著現(xiàn)代石油工業(yè)的發(fā)展，越來越多的國家和領(lǐng)導(dǎo)人對世界石油的加工清潔化、智能化、高附加值的問題提到很高的高度，從2000年的世界石油大會上就提出來怎么樣來保護(hù)我們的環(huán)境，保護(hù)我們的地球，需要清潔。另外從我們節(jié)能的角度來說，也要使得我們能夠滿足節(jié)能的要求。

所以信息技術(shù)的發(fā)展，也使得我們有條件來對我們的石化企業(yè)煉廠出現(xiàn)管控的一體化，提高我們的生產(chǎn)管理和控制水平，所以現(xiàn)在石油石化突出的表現(xiàn)，從國外大公司來說就是講究環(huán)保、講究低能耗、講究智能化的控制和管理。

國外的煉廠圍繞著低能耗、清潔化、智能化的目標(biāo)，越來越多的煉廠在實(shí)施DCS、APC智能化的基礎(chǔ)上大規(guī)模實(shí)施MES系統(tǒng)，來降低能耗、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品的附加值。像國外大公司如ExxonMobil BP、CITCO、Shell等等，并且他們對MES系統(tǒng)每年的效益都有個(gè)統(tǒng)計(jì)，降低裝置能耗1％，提高產(chǎn)品收益率0.5％，減少產(chǎn)品缺陷18％，這是一個(gè)很好的效果。

對于我國的石化企業(yè)來說，其核心業(yè)務(wù)流程復(fù)雜，是典型的流程型企業(yè)，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化、節(jié)能降耗等目標(biāo)，MES必不可少。并且在整個(gè)企業(yè)信息整體構(gòu)架中處于承上啟下的作用，如下圖所示：

石化行業(yè)是一個(gè)典型的流程型行業(yè)，其核心業(yè)務(wù)流程涉及原油儲運(yùn)、油品加工和產(chǎn)品發(fā)運(yùn)三個(gè)主要業(yè)務(wù)，其中油品加工涵蓋將原油加工成產(chǎn)品的整個(gè)過程，也是石化企業(yè)生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的重點(diǎn)。整個(gè)過程涉及油品的多次流轉(zhuǎn)及物性的改變，從原油運(yùn)輸進(jìn)廠，到輸入一次加工裝置（以物理反應(yīng)過程為主）、二次加工裝置（以化學(xué)反應(yīng)過程為主）、精制裝置等進(jìn)行油品加工，然后輸出到罐區(qū)進(jìn)行油品調(diào)和，直至產(chǎn)品合格。在這一系列油品加工移動過程中，涉及大量過程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析、生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備與物料的監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化以及能源合理供應(yīng)等問題，迫切需要利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)生產(chǎn)管理的優(yōu)化，其核心需求如下圖所示：

MES在石化行業(yè)的應(yīng)用概況

由于石化企業(yè)核心業(yè)務(wù)流程的復(fù)雜性，信息系統(tǒng)的建設(shè)面臨如下挑戰(zhàn)。

1.過程優(yōu)化困難

石化企業(yè)MES的決策具有混雜性，不僅包括連續(xù)過程變量，而且包含離散過程變量。為了對生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制，必須建立反映連續(xù)過程主要物理、化學(xué)變化過程的過程模擬模型，并將過程模型與優(yōu)化模型結(jié)合起來。

2.生產(chǎn)操作復(fù)雜

石化企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境苛刻，生產(chǎn)過程包含復(fù)雜的物理、化學(xué)過程及各種突變和不確定性因素。特別是裝置啟動、停機(jī)和應(yīng)急處理等暫態(tài)過程的各項(xiàng)操作，不僅影響生產(chǎn)效率，而且存在著安全隱患。因此，操作管理是石化企業(yè)MES的一項(xiàng)重要任務(wù)，它負(fù)責(zé)監(jiān)督在所執(zhí)行的每一項(xiàng)操作中遵守操作步驟和規(guī)范，在連續(xù)、混合及間歇生產(chǎn)環(huán)境下為操作員提供流程啟動、平穩(wěn)運(yùn)行及停機(jī)等過程的標(biāo)準(zhǔn)操作指令。

3.能耗高、污染重

能耗成本占原油加工成本的70%以上，因此石化企業(yè)信息化不僅要集成信息流和物料流，還要考慮能量流的集成，使調(diào)度決策功能能夠?qū)ξ锪虾湍芰刻峁┳罴芽刂撇呗裕粌H達(dá)到提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，而且實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源、減少污染等目標(biāo)。

從20世紀(jì)90年代末開始至今，MES產(chǎn)品已由單一的MES功能模塊發(fā)展到整體解決方案，國內(nèi)外很多著名的公司都推出了面向石化行業(yè)的MES，如美國Honeywell公司的MES方案、美國Aspen Tech公司的MES方案和德國西門子公司的MES方案，以及中國石化牽頭，由石化盈科、浙江中控、中科院軟件所和北京時(shí)林公司共同開發(fā)的石化企業(yè)MES解決方案。

石化行業(yè)作為典型的流程行業(yè)，由于信息化與自動化基礎(chǔ)較好，其對MES的需求迫切，國內(nèi)外石化行業(yè)都非常關(guān)注MES的建設(shè)，通過MES將生產(chǎn)經(jīng)營管理和生產(chǎn)操作集成起來，用來支持整個(gè)企業(yè)的供應(yīng)鏈優(yōu)化，并從中受益。如BP、ExxonMobile、ChevronTexaco、Shell等國際知名公司都已在美國和歐洲的企業(yè)實(shí)施了MES系統(tǒng)的大部分功能。

作為我國石油化工行業(yè)的兩個(gè)主要企業(yè)，中國石化和中國石油在MES的實(shí)施策略上有所不同: 中國石化在國家863計(jì)劃的支持下，以自主知識產(chǎn)權(quán)的MES產(chǎn)品SMES研發(fā)與實(shí)施為主；而中國石油則以美國Honeywell公司的MES產(chǎn)品為主。

石化行業(yè)MES的發(fā)展趨勢

隨著信息技術(shù)和企業(yè)管理思想的進(jìn)一步發(fā)展，MES 技術(shù)也將會得到不斷提升。從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，生產(chǎn)過程優(yōu)化問題是我國MES研究中的弱項(xiàng)之一。另外，目前的MES在生產(chǎn)過程管理方面僅僅為生產(chǎn)管理人員提供了一個(gè)操作平臺，生產(chǎn)操作決策人員仍然要憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作決策，如何將優(yōu)秀生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗(yàn)固化在MES系統(tǒng)中，目前還沒有涉及。面向未來，今后石化行業(yè)MES的發(fā)展將主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1．功能完善的可視化建模。MES是以生產(chǎn)過程模型為核心的。在每個(gè)企業(yè)實(shí)施 MES 時(shí)都需要對其生產(chǎn)過程進(jìn)行建模。直觀而豐富的建模手段能夠有效的簡化建模過程，縮短MES實(shí)施周期，降低 MES實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，提高M(jìn)ES實(shí)施的成功率。

2．實(shí)時(shí)操作智能與可視化。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用使得MES實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)現(xiàn)場直接采集數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高了數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和效率；此外，通過將各類生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)集成和整合，形成面向生產(chǎn)管理的企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理優(yōu)化提高了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。另一方面，隨著數(shù)據(jù)的逐年積累，大量的生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)為我們尋找產(chǎn)品生產(chǎn)過程的內(nèi)在規(guī)律提供了可能。人們將能夠?qū)Υ罅繗v史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程內(nèi)在規(guī)律或知識，并以直觀的形式展現(xiàn)給決策者，進(jìn)而制定科學(xué)正確的決策方案，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理及操作的在線優(yōu)化。

3．MES集成與信息展示平臺。MES的核心是生產(chǎn)過程集成優(yōu)化與可視化。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了企業(yè)范圍內(nèi)各種不同廠家、各種不同設(shè)備的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)集成，提供了企業(yè)范圍生產(chǎn)過程現(xiàn)狀的快照，為生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)集成提供了數(shù)據(jù)與事件管理基礎(chǔ)。基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的MES集成平臺將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)與管理信息的有機(jī)整合，為生產(chǎn)過程的集成優(yōu)化提供有效的工作平臺。另一方面，由于石化企業(yè)生產(chǎn)過程復(fù)雜，完全自動化不可能，需要專業(yè)人員的操控。然而，生產(chǎn)現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)量大，如何將這些數(shù)據(jù)中隱含的有用信息提取出來，并以有效的方式展現(xiàn)給專業(yè)人員也是我們需要考慮問題。隨著認(rèn)知科學(xué)理論與人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，在不久的未來將會出現(xiàn)高效實(shí)用的信息展示平臺。

4．不斷擴(kuò)展的應(yīng)用深度和廣度。一方面，多數(shù)已實(shí)施MES系統(tǒng)的企業(yè)只實(shí)施了MES的主要模塊，如罐區(qū)管理、裝置生產(chǎn)管理、進(jìn)出廠管理、油品移動管理和物料平衡應(yīng)用較多，計(jì)劃優(yōu)化、調(diào)度優(yōu)化及裝置成本管理應(yīng)用較少，石化MES還有較大的應(yīng)用深度；另一方面，認(rèn)識到MES重要性的企業(yè)越來越多，需要實(shí)施MES系統(tǒng)的石化企業(yè)將逐年增加，MES應(yīng)用的廣度也將不斷擴(kuò)展。

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